CATALIZADORES

INTRODUCCIÓN

Los catalizadores cumplen una función importante dentro de la industria de los hidrocarburos, dado que son productos o sustancias químicas que ayudan a aumentar (catalizador positivo) o disminuir (catalizador negativo) la velocidad de las reacciones químicas. Estos catalizadores no alteran el balance de energía, sino que permiten alcanzar el equilibrio con mayor o menor velocidad.

Existen dos clases de catalizadores: los homogéneos y los heterogéneos. Por su parte los homogéneos, se encuentran en la misma fase junto con los reactivos; y los heterogéneos que se encuentran en una fase diferente los reactivos con el catalizador.

Así, en la industria petroquímica cabe destacar un ejemplo claro del uso de los catalizadores: Las gasolinas obtenidas por destilación o por craqueo por ejemplo, no son las adecuadas para los motores actuales, sino que bien es necesario someterlas a diferentes tratamientos que ayuden a mejorar sus propiedades, como ser la disminución de las detonaciones de los motores, para lo cual la gasolina se trata en presencia de un catalizador.

EL PAPEL QUE JUEGAN LOS CATALIZADORES DENTRO DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA

La petroquímica es una rama de la industria química, por medio de la cual se obtienen productos químicos partiendo de los subproductos de las refinerías o del gas natural. La industria petroquímica es una actividad fundamental para la economía de los países desarrollados, puesto que su importancia se encuentra asociada a la gran aplicación que tienen todos sus productos utilizados en las actividades del hombre como: la agricultura, alimentación, medicina, producción de artículos de consumo, etc.

En un sentido general, cualquier cosa que aumenta la velocidad de un proceso es un "catalizador", un término derivado del griego, que significa "anular", "desatar", o "recoger". La frase procesos catalizados fue acuñada por Jöns Jakob Berzelius en 183614 para describir las reacciones que son aceleradas por sustancias que permanecen sin cambios después de la reacción

Los catalizadores cumplen una función importante dentro de la industria de los hidrocarburos, dado que son productos o sustancias químicas que ayudan a aumentar (catalizador positivo) o disminuir (catalizador negativo) la velocidad de las reacciones químicas. Los catalizadores ayudan a encontrar el balance de la energía.

La energía de la reacción química está directamente relacionada con la función de los catalizadores. Esta puede ser instantánea o lenta. La diferencia de este tipo de reacciones indica la cantidad de energía que tienen los reactivos para que suceda el arranque de la reacción, la cual es conocida como energía de los reactivos. De este proceso se obtiene la generación de los productos de la reacción química.

Existen tres estados de energía: energía de los reactivos; energía del complejo activado; y energía de los productos. Por medio de los estados de la energía podemos determinar si la reacción es endotérmica o exotérmica: si la diferencia entre la energía con que terminan los productos menos la energía con que inician los reactivos es positiva, decimos que la reacción es endotérmica; y por el contrario, si la reacción es negativa, decimos que la reacción es exotérmica. Esta última reacción determina que los reactivos tienen la suficiente energía para que se formen los productos, y además existirá una liberación de energía hacia el medio ambiente.

Con esta energía, el catalizador positivo cumple una función importante, reduciendo la cantidad de energía necesaria para llegar al complejo activado, esto quiere decir que la velocidad de la reacción se aumenta y se forma más rápidamente el producto en la reacción. Sin embargo, si utilizamos un catalizador negativo, tendremos una velocidad de reacción lenta y esto se determina en base al tipo de reacción química que se lleve a cabo.

El balance de energía de la reacción no se altera con los catalizadores, sino únicamente aumenta o disminuye su velocidad.

Existen dos clases de catálisis: los homogéneos y los heterogéneos. Por su parte los catalizadores homogéneos, se encuentran en la misma fase junto con los reactivos. Normalmente los catalizadores homogéneos están disueltos en un disolvente con los sustratos; y los catalizadores heterogéneos que se encuentran en una fase diferente los reactivos con el catalizador. La mayoría de los catalizadores heterogéneos son sólidos que actúan sobre sustratos en una mezcla de reacción líquida o gaseosa.

La naturaleza química de los catalizadores es tan diversa como la catálisis misma, aunque pueden hacerse algunas generalizaciones. Los ácidos próticos son probablemente los catalizadores más ampliamente usados, especialmente para muchas reacciones que involucran agua, incluyendo la hidrólisis y su inversa. Los sólidos multifuncionales a menudo suelen ser catalíticamente activos, por ejemplo las zeolitas, la alúmina y ciertas formas de carbono grafítico. Los metales de transición son utilizados a menudo para catalizar reacciones redox (oxigenación, hidrogenación). Muchos procesos catalíticos, especialmente los que involucran hidrógeno, requieren metales del grupo del platino.

Se estima que el 90% de todos los productos químicos producidos comercialmente involucran catalizadores en alguna etapa del proceso de su fabricación.11 En 2005, los procesos catalíticos generaron cerca de 900.000 millones de dólares en productos de todo el mundo.

Las gasolinas obtenidas por destilación o por craqueo o cracking por ejemplo, no son las adecuadas para los motores actuales, sino que bien es necesario someterlas a diferentes tratamientos que ayuden a mejorar sus propiedades, como ser la disminución de las detonaciones de los motores, para lo cual la gasolina se trata en presencia de un catalizador.

CONCLUSIONES

La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador y las que desactivan la catálisis son denominados inhibidores. Un concepto importante es que el catalizador no se modifica durante la reacción química, lo que lo diferencia de un reactivo.

El uso de catalizadores refleja un beneficio en términos de ver la catálisis con grandes retos en el futuro como por ejemplo el de conseguir procesos sin desechos, el uso de catalizadores de membrana, catalizadores de tipo biológicos y la búsqueda de mejorar los utilizados en la actualidad en lo que se refiere a la producción de medicamentos y para hacer los procesos químicos más productivos y más seguros.

Los catalizadores juegan un rol muy importante en los procesos petroquímicos puesto que son sustancias, compuestos o elementos químicos capaces de acelerar o retardar una reacción química.

Los catalizadores no alteran el balance energético final de la reacción química, sino que sólo permiten que se alcance el equilibrio con mayor o menor velocidad.

Muchos de los catalizadores actúan alterando superficies permitiendo encontrarse y unirse o separarse a dos o más reactivos químicos.

En la Industria del Petróleo la utilización de los catalizadores es el de modificar las fracciones del petróleo para la obtención de productos en cantidad y calidad acorde con los requisitos del mercado.

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